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ANSYS AQWA 船舶与海洋工程行业专用软件
概述
ANSYS AQWA作为ANSYS船舶与海洋工程行业专用仿真工具，用于计算船舶与海洋工程水动力学性能问题功能完备。可满足桅、桁、EPSOs、TLPs、半潜水系统、停泊系统、救生系统等各种海面浮动结构的水动力学设计、分析需求。
AQWA开发成功逾30年，经广泛的用户工程验证，功能完备，计算精度高，界面友好。涵盖一阶，二阶波浪力计算与输出，耐波性，稳性，系泊分析，下水分析，碰撞分析，气隙分析，缆索动力学分析等分析能力。在船舶与海洋工程领域影响广泛，世界四大船级社DNV（挪威船级社），LR（英国劳氏）,CCS(中国船级社)，ABS（美国船级社）都采用AQWA作为分析和验证的标准程序。在美国休斯敦AQWA也成为各大海洋工程设计分析咨询机构的主流程序。
目前，AQWA已经整合到ANSYS Workbench平台，用户可以在workbench中建模、分网、求解与后处理。这种整合一方面使得水动力计算与结构计算可以在统一界面中完成，另一方面也可以实现不同求解器之间结果数据传递与模型信息继承与共享。
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特色功能
AQWA覆盖水动力学分析的全部范围，能够处理多达50个互联的结构，充分考虑结构和流体的交互作用，可以作为浮动结构和水动力学分析的理想工具。
- 完全的集成系统
- 丰富的流体交互作用
- 多达50个互联的结构
- AQWA 超级图形用户界面
- 灵活的建模功能
- 耦合缆索动力学
- 能够集成软件以施加外部载荷
- 超过20年的用户适用证明和验证
- 直接将结果传输到ASAS、ANSYS
集成系统
AQWA是由AQWA-LINE（衍射/辐射计算），AQWA-LIBRIUM（包含系泊索的初始静、动稳定性计算），AQWA-FER（不规则波频域计算），AQWA-DRIFT（包含慢漂流的随机波时域计算），AQWA-NAUT（规则波和不规则波的非线性时域计算），AQWA-Cable Dynamics（耦合缆索动力学），等模块构成的完整集成系统。这些模块统一封装在强大的AQWA图形用户界面AQWA-GS中。
AQWA-Cable Dynamics（耦合缆索动力学）一个可选择的集成模块，用于在频域和时域中耦合缆索动力学的计算；AQWA-WAVE是 AQWA和ASAS、ANSYS间的联接程序，用于传递运动和压力载荷。
功能强大的建模和结果查询
AQWA-GS（Graphical Supervisor）是程序的关键模块. 其主要功能如下：
- 数据编辑
- 自动网格产生
- 在线帮助
- 在线参考手册
- 在线指南/算例
- 分析的控制和监测
- 包括前进速度的弯矩/剪力计算
- 分离力计算
- 模型缩放
- 结果演示
- 强大的图形工具
- 输出到电子表格
- 函数处理，如节点 RAOs
- 转换分析，如时域向频域的转换
- 波幅升降的显示
完整的水动力学分析功能
AQWA不仅仅用于系泊系统或衍射辐射分析，也是通用的流体动力学分析软件，对船舶和海洋工程领域的多种工程问题提供了非常灵活的解决方法。
浮动体间的水动力学交互作用
AQWA可以考虑邻近结构间的水动力学相互作用，因而某一结构的运动会影响另一结构的运动。结构可以是铰结、缆索连接在一起，也可以相互独立无关。一种典型的应用为屏蔽效应分析。
AQWA可以分析有航速的浮体之间水动力干扰。
耦合缆索动力学
AQWA可以进行独立或耦合的缆索动力学分析。这一功能既可用于频域分析(AQWA-FER)，又可用于时域分析（AQWA-DRIFT和 AQWA-NAUT)。频域求解非常快，以确定是否需要进行缆索动力学分析，精度大约为90％。时域分析可以提供非常高的精度，但是需要更长的运行时间。
要单独进行缆索动力学分析，可直接在AQWA Graphical Supervisor中完成。耦合缆索动力学的其它特点包括：
- 中间的浮标
- 中间的配重
- 浮动的悬链线
- 船舰间的缆索
屏幕显示了包含和不包含耦合缆索动力学分析时产生的差异；
同时显示的是分析中能量消耗的分布；
输出每根锚链截面张力信息；
缆索动力学功能已被软件和试验数据共同验证。
外力载荷动态联接库
AQWA 具有通过动态联接库(DLL)施加力载荷历史的能力。这一特点可使用户在“C++”或FORTRAN中产生他们自己的动态库来计算结构基于时间、位置和/或速度的力。同时在每一时间步定义了质量矩阵来模拟惯性力。计算可由最多100个整数参数和100个实数参数来控制，这些参数可以由用户输入然后传递到外部力程序。该功能可用于分析如下过程：
- 动力定位系统
- 航向校正系统
- 拖船提供的牵引力
- 具有特殊性质的阻尼系统
传递结果用于应力分析
AQWA-WAVE是AQWA和ASAS、ANSYS之间的联接程序。对于给定的波方向、周期和频率，它读取压力和运动形式的结果，并且自动地作为压力和加速度应用到ASAS 、ANSYS有限元模型中。两种模拟间单元网格的差别由系统自动插值解决。
AQWA在WORKBENCH中的集成化
AQWA R13已集成到WORKBENCH 2.0中，可以与ANSYS其他产品如DesignModeler, ANSYS MESH等协同化工作，并完成参数化分析流程。在WORKBENCH环境下，AQWA可完成：
- 完整的水动力学分析
- 时域分析
- 界面化的缆索、绞车、附加力等定义，各类图表的自动化输出
全面的校核和验证
AQWA已经开发了近30年。因为北部海域开始成为巨大的产油区，最初它被用于预测大型管套结构的下水和浮起。实际的下水试验证明AQWA能够以非常高的精度预测套管的运动，这使得AQWA成为了事实上的分析标准。
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典型应用
- 停泊系统的设计和分析
- FPSOs 的运动分析
- 气隙的确定
- 船和障碍物屏蔽效应的计算
- LNG 传递过程中多体相互作用
- 系泊耦合线－结构相互作用
- 带中间浮标的缆索动力学
- 半潜水状态时的分离力计算
- TLP 概念设计
- TLP 缆索分析
- 概念设计和波能量系统分析
- 浮船间升降操作的模拟
- 母船登陆卸载工艺
- 驳船/海船对大型近海结构的运输分析
- 浮动分析
- 桅船的运动分析
- 两船靠近时船体间或船与海床间的吸引力
- 航向校正系统
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